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8.8: Averager y Circuitos de Verano

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    Si tomamos tres resistencias iguales y conectamos un extremo de cada una a un punto común, entonces aplicamos tres voltajes de entrada (uno a cada uno de los extremos libres de las resistencias), el voltaje visto en el punto común será el promedio matemático de los tres.

    03040.png

    Este circuito no es realmente más que una aplicación práctica del Teorema de Millman:

    03041.png

    Este circuito se conoce comúnmente como un promediador pasivo, ya que genera un voltaje promedio con componentes no amplificadores. Pasivo simplemente significa que es un circuito no amplificado. La gran ecuación a la derecha del circuito promediador proviene del Teorema de Millman, que describe el voltaje producido por múltiples fuentes de voltaje conectadas entre sí a través de resistencias individuales. Dado que las tres resistencias en el circuito promediador son iguales entre sí, podemos simplificar la fórmula de Millman escribiendo R 1, R2 y R 3 simplemente como R (una, igual resistencia en lugar de tres resistencias individuales):

    13006.png

    Si tomamos un promedio pasivo y lo usamos para conectar tres voltajes de entrada a un circuito amplificador de amplificador operacional con una ganancia de 3, podemos convertir esta función de promedio en una función de adición. El resultado se llama circuito de verano no inversor:

    03042.png

    Con un divisor de voltaje compuesto por una combinación de 2 kΩ/1 kΩ, el circuito amplificador no inversor tendrá una ganancia de voltaje de 3. Al tomar la tensión del promediador pasivo, que es la suma de V 1, V 2 y V 3 dividida por 3, y multiplicando ese promedio por 3, llegamos a una tensión de salida igual a la suma de V 1, V 2 y V 3:

    13007.png

    Lo mismo se puede hacer con un amplificador de amplificador operacional inversor, usando un promediador pasivo como parte del circuito de retroalimentación del divisor de voltaje. El resultado se llama circuito de verano inversor:

    03043.png

    Ahora, con los lados de la derecha de las tres resistencias promediadoras conectadas al punto de tierra virtual de la entrada inversora del amplificador operacional, el Teorema de Millman ya no se aplica directamente como lo hacía antes. El voltaje en la tierra virtual ahora se mantiene en 0 voltios por la retroalimentación negativa del amplificador operacional, mientras que antes estaba libre para flotar al valor promedio de V 1, V 2 y V 3. Sin embargo, con todos los valores de resistencia iguales entre sí, las corrientes a través de cada una de las tres resistencias serán proporcionales a sus respectivas tensiones de entrada. Dado que esas tres corrientes se sumarán en el nodo de tierra virtual, la suma algebraica de esas corrientes a través de la resistencia de retroalimentación producirá un voltaje a V de salida igual a V 1 + V 2 + V 3, excepto con polaridad invertida. La inversión en polaridad es lo que hace de este circuito un verano inversor:

    13008.png

    Los circuitos de verano (sumador) son bastante útiles en el diseño de computadoras analógicas, así como lo serían los circuitos multiplicadores y divisores. Nuevamente, es la ganancia diferencial extremadamente alta del amplificador operacional lo que nos permite construir estos circuitos útiles con un mínimo de componentes.

    Revisar

    • Un circuito sumador es aquel que suma, o suma, múltiples señales analógicas de voltaje juntas. Hay dos variedades básicas de circuitos de verano de amplificador operacional: no inversor e inversor.

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